EP1376504A1 - Streulichtrauchmelder - Google Patents

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EP1376504A1
EP1376504A1 EP02013656A EP02013656A EP1376504A1 EP 1376504 A1 EP1376504 A1 EP 1376504A1 EP 02013656 A EP02013656 A EP 02013656A EP 02013656 A EP02013656 A EP 02013656A EP 1376504 A1 EP1376504 A1 EP 1376504A1
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EP
European Patent Office
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light
smoke detector
detector according
housing
measuring chamber
Prior art date
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EP02013656A
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English (en)
French (fr)
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EP1376504B1 (de
Inventor
Kurt Dr. Hess
Urs Riedi
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Siemens Schweiz AG
Original Assignee
Siemens Building Technologies AG
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Publication date
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Application filed by Siemens Building Technologies AG filed Critical Siemens Building Technologies AG
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Priority to PT02013656T priority patent/PT1376504E/pt
Priority to AT02013656T priority patent/ATE318434T1/de
Priority to ES02013656T priority patent/ES2259353T3/es
Priority to DE50205854T priority patent/DE50205854D1/de
Priority to HU0501097A priority patent/HUP0501097A2/hu
Priority to CA002490019A priority patent/CA2490019A1/en
Priority to KR1020047020787A priority patent/KR100998373B1/ko
Priority to PCT/CH2003/000380 priority patent/WO2004001693A1/de
Priority to PL03373350A priority patent/PL373350A1/xx
Priority to US10/518,616 priority patent/US7365846B2/en
Priority to AU2003233744A priority patent/AU2003233744B2/en
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Priority to JP2004514496A priority patent/JP2005530256A/ja
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    • G—PHYSICS
    • G08—SIGNALLING
    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B17/00—Fire alarms; Alarms responsive to explosion
    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/103—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device
    • G08B17/107—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using a light emitting and receiving device for detecting light-scattering due to smoke
    • G—PHYSICS
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    • G08B—SIGNALLING OR CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
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    • G08B17/10—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means
    • G08B17/11—Actuation by presence of smoke or gases, e.g. automatic alarm devices for analysing flowing fluid materials by the use of optical means using an ionisation chamber for detecting smoke or gas
    • G08B17/113—Constructional details

Definitions

  • the present invention relates to a scattered light smoke detector with an optical measuring chamber, which a sensor arrangement with at least one light source and a light receiver and a labyrinth system with apertures disposed at the periphery of the measuring chamber, wherein the at least one light source and the light receiver each in a housing are arranged.
  • the optical measuring chamber designed so that disturbing ambient light is not and smoke very easily in this can penetrate.
  • the at least one light source and the light receiver are arranged that no light rays on the direct way from the at least one light source for Receiver can arrive. In the presence of smoke particles in the beam path is the Light scattered the at least one light source to this and a portion of this scattered light is noticeable the light receiver and causes an electrical signal.
  • the invention will now be given a scattered light smoke detector of the type mentioned in which the light-penetrating optical surfaces pollute as little as possible, so that the detector has a constant sensitivity.
  • the said housing have an elongated shape and have a small window opening, and that the at least a light source and the light receiver are arranged in the rear part of their housing, so that between the window openings of the housing and the light-penetrated optical Areas of the at least one light source and / or the light receiver a relative large distance is formed.
  • Another advantage of the inventive arrangement is that the respective beam have a relatively small cross-section, so that the reaching to the light receiver Scattering light with high safety of smoke particles in the center of the measuring chamber and not from dust particles deposited on its bottom.
  • a first preferred embodiment of the inventive smoke detector is characterized characterized in that said distance is greater than the diameter of said optical surfaces.
  • a second preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized characterized in that the measuring chamber is bounded above by a carrier disk, of which protrude said housing down, and that the labyrinth system is a lid-like, fixable on the support plate and having a bottom and a side wall Component forms, which can be plugged from below onto the carrier disk.
  • a third preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized characterized in that at least one of the window openings of said housing of enclosed in a one-piece frame
  • a fourth preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized characterized in that said housing except the window openings down are open and that the bottom of said component has covers for the housing.
  • a fifth preferred embodiment is in the measuring chamber between the Light exit or light entry side of the housing and the opposite aperture compact, exposed spreading room formed.
  • a further preferred embodiment of the smoke detector according to the invention is characterized characterized in that on the carrier disk, a contact strip for the electrical connection the detector is arranged with a provided in a detector base connector strip, and that said electrical connection by a tangential movement of contact strip and / or power strip.
  • the contact strip on the top of the carrier disk integrated in so-called insert technology.
  • the smoke detector shown in Figures 1 to 4 consists in a known manner of three Main components, a socket 1, an optical sensor system 2 and a housing. 3 This structure is best seen in Fig. 3.
  • Fig. 2 shows in a cross section through the Detector looking from below a view of part of the optical sensor system. 2
  • the base 1 is intended for mounting on the ceiling of the space to be monitored, wherein Mounting either directly on a flush-mounted box or surface-mounted with or without additional pedestal he follows.
  • the base 1, which consists essentially of a circular plate and a down protruding edge web, contains, inter alia, a connector strip 4 (Fig. 3, 4), which for Receiving a connected to the sensor system contact strip 5 (Fig. 4) is provided.
  • the optical sensor system 2 includes a plate-shaped support 6 for the optical sensor, a fixed to the underside of the carrier 6 lid-shaped labyrinth 7, one at the base 1 facing upper side of the carrier 6 arranged circuit board 8 with the transmitter and the circuit board 8 at the edge and upwardly covering cover 9, which Part of the housing 3 forms.
  • the contact strip 5 is an integral part of the support plate 6 and sticks out of it.
  • the cover 9 has substantially the shape of a plate with a peripheral collar at the edge and with an opening 10 for the passage of Contact strip 5, so that this protrudes into the plane of the socket 1 arranged in the socket 1.
  • the apparent from Fig. 2 optical sensor includes a through the support 6 and the labyrinth. 7 formed measuring chamber with a light receiver 11 and two light sources 12, 12 ', respectively in a housing 13, 14, 15 are arranged.
  • These housings consist of a bottom part, in which the respective diode (photodiode or IRED) is held, and at its the center the measuring chamber facing front a window opening for the light inlet or light exit having.
  • IRED photodiode
  • the measuring chamber is in the measuring chamber in the area in front of the said window-like openings of the housing 13, 14, 15 formed scattering space compact and exposed trained.
  • This arrangement and design makes the detector for use a transparent body for smoke simulation which can be used in this scattering room best for. Such transparent bodies are used to balance or test the Smoke sensitivity used in the manufacture of the detectors (see EP-B-0 658 264).
  • the frames of the window openings are formed integrally at least in the housings 14 and 15, whereby the tolerances for the smoke sensitivity are reduced.
  • the window frames consist of two parts, one of which the ceiling and the other is attached to the bottom of the measuring chamber.
  • the windows are rectangular or square and between the window openings and the associated light source 12, 12 'and the Lens of the associated light receiver 11 is a relatively large distance, resulting in a gives relatively small aperture angle of the respective light beams.
  • a small opening angle the light rays has the advantage that on the one hand hardly light of the light sources 12, 12 'on the Ground meets and on the other hand, the light receiver 11 does not "see” the ground, so that on the Soil deposited dust particles can not produce disturbing stray light.
  • Another advantage the large distance between the windows and the light source 12, 12 'and the lens of the light receiver 11 is that the light-penetrated optical surfaces lie relatively deep inside the housing and are thus well protected against contamination, which results in a constant sensitivity of the opto-electronic elements.
  • the labyrinth 7 consists of a bottom and peripherally arranged apertures 16 and it contains flat lid for said housing 13, 14, 15.
  • the bottom and the panels 16 are used for shielding the measuring chamber against extraneous light from the outside and for suppression of the so-called background light (see also EP-A-0 821 330 and EP-A-1 087 352).
  • the peripherally arranged aperture 16 each consist of two legs and have an L-shaped Build up. Due to the shape and the arrangement of the aperture 16, in particular also by their mutual distance, it is ensured that the measuring chamber is sufficient shielded against extraneous light and still their function with an optical test device (EP-B-0 636 266) can be checked.
  • the panels 16 are arranged asymmetrically, so that smoke from all directions can penetrate similarly well into the measuring chamber.
  • the directed against the measuring chamber leading edge of the aperture 16 is formed as sharp as possible, so that little light can fall on such an edge and be reflected.
  • the arrangement of the two light sources 12 and 12 ' is chosen so that the optical axis of Light receiver 11 with the optical axis of a light source, according to the representation Light source 12, one blunt and with the optical axis of the other light source, according to the representation the light source 12 ', an acute angle includes.
  • the light of the light source 12, 12 ' is scattered by penetrating into the measuring chamber smoke and a part of this Stray light falls on the light receiver 11, wherein at an obtuse angle between the optical axes of light source and light receiver of forward scattering and at a acute angle between the optical axes of backward scattering speaks.
  • active or passive polarization filter For better discrimination between different aerosols in the beam path transmitter and / or receiver side active or passive polarization filter can be provided.
  • the Carrier 6 is prepared accordingly and has provided in the housings 13, 14 and 15 Grooves (not shown) in which polarizing filters can be fixed.
  • polarizing filters can be fixed.
  • As another Option can be used as light sources 12, 12 'diodes, which radiation in the wavelength range of visible light (see EP-A-0 926 646), or the light sources can emit radiation of different wavelengths, for example the one Light source red and the other blue light.
  • the housing 3 of the smoke detector is constructed essentially in two parts and consists of the already mentioned cover 9 and the optical sensor system 2 comprehensive detector hood 17.
  • the latter consists of an upper annular part and a distance from this, the dome of the detector forming plate, which with the upper annular part is connected by arched or rib-like webs 18.
  • the designated by the reference numeral 19 Gap between the upper and the lower part of the detector hood 17th forms an over the entire housing circumference opening for the ingress of air and Thus, smoke to the optical sensor system 2, this opening only by the relatively narrow Webs 18 is interrupted.
  • the detector hood 17 and the cover 9 are on the carrier 6 via hook-like snap closures Fixed (not shown) and the entire detector is mounted in the base 1.
  • a ring 20 is inserted, which is an insect screen 21 from a wearing suitable flexible material.
  • the attachment the detector in the base 1 is done by a kind of bayonet lock.
  • the detector is from below pushed into the base 1, which is due to a guide ribs and guide grooves formed mechanical coding only in a single relative position between detectors and
  • the contact strip 5 is integrated on the upper side of the carrier 6 in so-called insert technique and made in one piece with the carrier 6.
  • plug contacts of the contact strip 5 are the electrical connections to a cast into the carrier 6 stamped part with metallic, conducted against each other insulated metal conductors. The free ends of these metal conductors protrude in addition to the contact strip 5 from the carrier 6 and form contact points for the production of Soldered connections to the evaluation electronics on the printed circuit board 8.
  • a component is formed on the bottom of the component forming the labyrinth 7 Fastened light conductor 22, on the one hand up to the circuit board 8 and on the other hand by a Bore in the lower part of the detector hood 17 protrudes from the detector hood.
  • the detector hood is in Area of said bore provided with a spherical recess 23, which is the free Surrounds the end of the light guide 22.
  • the light guide 22 serves as a so-called alarm indicator for visual display of alarm conditions of the detector.
  • On the circuit board 8 is for this purpose an LED (not shown) is provided, which is activated in an alarm condition and the Light guide 22 applied with light.
  • the alarm indicator requires little power and it is because it is in the area of the detector's apex lies, practically visible on all sides.
  • the all-round visibility is only from a perspective from 20 ° to the horizontal, but since the detector is mounted on the ceiling, this is Condition fulfilled in most cases.
  • FIG. 2 is the Optical fiber 22 is guided in the region between the housings 14 and 15 through the measuring chamber.
  • the two housings 14 and 15 are connected to each other at their front side and thus form with their inner side surfaces and the connecting surface between these one the light guide 22 surrounding wall, which the scattering space of the measuring chamber against the light guide 22 largely shields.
  • the smoke detector described so far is a purely optical detector with smoke detection based on the scattered light caused by smoke particles that have penetrated into the measuring chamber.
  • the detector can be designed as a two-criteria detector and additionally contain a temperature sensor.
  • two temperature sensors 24 formed by NTC resistors are provided, which are arranged in the region of two mutually opposite webs 18.
  • the webs 18 have in the middle of an elongated recess 25, in which from above the temperature sensors 24 protrude, which are mounted on the circuit board 8.
  • Optical thermal detectors are known, so that a description of the signal evaluation is omitted here.
  • the detector could contain other sensors, such as a fire gas sensor (CO, NO x ), which could be arranged at correspondingly small dimensions within the measuring chamber.
  • CO, NO x fire gas sensor
  • optical, optical-thermal and thermal fire detectors in use, with these still come gas detectors can.
  • the optical, thermal and optical thermal detectors additionally have a fire gas sensor.
  • the detector shown covers the variants optically and optically-thermally (possibly supplemented by a fire gas sensor), wherein Of course, no temperature sensors 24 are provided in the purely optical detector. Apart from that, but is the detector structure in the two variants described so far mechanically completely the same.

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Abstract

Der Rauchmelder enthält eine optische Messkammer, welche eine Sensoranordnung (2) mit mindestens einer Lichtquelle (12, 12') und einem Lichtempfänger (11) und ein Labyrinthsystem (7) mit an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden (16) aufweist. Die Lichtquelle (12, 12') und der Lichtempfänger (11) sind je in einem Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet. Die genannten Gehäuse (14, 15; 13) haben eine längliche Form und weisen eine kleine Fensteröffnung auf. Die mindestens eine Lichtquelle (12,12') und der Lichtempfänger (12, 12') sind im hinteren Teil ihrer Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet, so dass zwischen den Fensteröffnungen der Gehäuse (14, 15; 13) und den von Licht durchdrungenen optischen Flächen der mindestens einen Lichtquelle (12, 12') und/oder der Linse des Lichtempfängers (11) ein relativ grosser Abstand gebildet ist. Dieser Abstand ist vorzugsweise grösser als der Durchmesser der genannten optischen Flächen beziehungsweise der genannten Linse. In der Messkammer ist zwischen der Lichtaus- bzw. Lichteintrittsseite der Gehäuse (14, 15; 13) und den gegenüberliegenden Blenden (16) ein kompakter, freiliegender Streuraum gebildet. <IMAGE>

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Streulichtrauchmelder mit einer optischen Messkammer, welche eine Sensoranordnung mit mindestens einer Lichtquelle und einem Lichtempfänger und ein Labyrinthsystem mit an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden aufweist, wobei die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger je in einem Gehäuse angeordnet sind.
Bei Streulichtrauchmeldern, die gegebenenfalls neben der optischen Messkammer noch einen weiteren Sensor, beispielsweise einen Temperatursensor, enthalten können, ist bekanntlich die optische Messkammer so ausgebildet, dass störendes Fremdlicht nicht und Rauch sehr leicht in diese eindringen kann. Die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger sind so angeordnet, dass keine Lichtstrahlen auf direktem Weg von der mindestens einen Lichtquelle zum Empfänger gelangen können. Bei Anwesenheit von Rauchpartikeln im Strahlengang wird das Licht der mindestens eine Lichtquelle an diesen gestreut und ein Teil dieses Streulichts fällt auf den Lichtempfänger und bewirkt ein elektrisches Signal.
Es liegt auf der Hand, dass die Zuverlässigkeit und Fehlalarmsicherheit solcher Streulichtrauchmelder wesentlich von deren konstanter Empfindlichkeit abhängt. Neben der Alterung der opto-elektronischen Komponenten sind es insbesondere Verschmutzungen der von Licht durchdrungenen optischen Flächen der genannten Komponenten, welche die Empfindlichkeit negativ beeinflussen.
Durch die Erfindung soll nun ein Streulichtrauchmelder der eingangs genannten Art angegeben werden, bei dem die von Licht durchdrungenen optischen Flächen, möglichst wenig verschmutzen, so dass der Melder eine konstante Empfindlichkeit aufweist.
Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die genannten Gehäuse eine längliche Form haben und eine kleine Fensteröffnung aufweisen, und dass die mindestens eine Lichtquelle und der Lichtempfänger im hinteren Teil ihrer Gehäuse angeordnet sind, so dass zwischen den Fensteröffnungen der Gehäuse und den von Licht durchdrungenen optischen Flächen der mindestens einen Lichtquelle und/oder des Lichtempfängers ein relativ grosser Abstand gebildet ist.
Praktische Versuche habe gezeigt, dass durch die kleinen Fensteröffnungen der Gehäuse und durch die Anordnung der opto-elektronischen Komponenten im hinteren Teil ihrer Gehäuse die optischen Flächen so gut gegen Verschmutzungen geschützt sind, dass die betreffenden Melder eine konstante Empfindlichkeit aufweisen.
Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemässen Anordnung liegt darin, dass die jeweiligen Strahlenbündel einen relativ geringen Querschnitt aufweisen, so dass das zum Lichtempfänger gelangende Streulicht mit hoher Sicherheit von Rauchpartikeln im Zentrum der Messkammer stammt und nicht etwa von auf deren Boden abgelagerten Staubpartikeln.
Eine erste bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand grösser ist als der Durchmesser der genannten optischen Flächen.
Eine zweite bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer nach oben durch eine Trägerscheibe begrenzt ist, von welcher die genannten Gehäuse nach unten ragen, und dass das Labyrinthsystem ein deckelartiges, auf der Trägerscheibe fixierbares und einen Boden und eine Seitenwand aufweisendes Bauteil bildet, welches von unten auf die Trägerscheibe steckbar ist.
Eine dritte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fensteröffnungen der genannten Gehäuse von einem einteiligen Rahmen umschlossen ist
Eine vierte bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gehäuse mit Ausnahme der Fensteröffnungen nach unten offen sind und dass der Boden des genannten Bauteils Deckel für die Gehäuse aufweist.
Gemäss einer fünften bevorzugten Ausführungsform ist in der Messkammer zwischen der Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseite der Gehäuse und den gegenüberliegenden Blenden ein kompakter, freiliegender Streuraum gebildet.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform des erfindungsgemässen Rauchmelders ist dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerscheibe eine Kontaktleiste für die elektrischen Verbindung des Melders mit einer in einem Meldersockel vorgesehenen Steckerleiste angeordnet ist, und dass die genannte elektrische Verbindung durch eine Tangentialbewegung von Kontaktleiste und/oder Steckerleiste erfolgt. Vorzugsweise ist die Kontaktleiste auf der Oberseite der Trägerscheibe in so genannter Insert-Technik integriert.
Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen und der Zeichnungen näher erläutert; es zeigt:
Fig. 1
eine perspektivische Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemässen Melders von vorne unten gesehen,
Fig. 2
eine perspektivische Darstellung eines Querschnitts durch den Melder von Fig. 1,
Fig. 3
eine perspektivische Darstellung eines Axialschnitts durch den Melder von Fig. 1; und
Fig. 4
eine perspektivische Darstellung einer Draufsicht auf den Melder von Fig. 1 ohne Sockel.
Der in den Figuren 1 bis 4 dargestellte Rauchmelder besteht in bekannter Weise aus drei Hauptbestandteilen, einem Sockel 1, einem optischen Sensorsystem 2 und einem Gehäuse 3. Dieser Aufbau ist am besten aus Fig. 3 ersichtlich. Fig. 2 zeigt in einem Querschnitt durch den Melder mit Blickrichtung von unten eine Ansicht eines Teils des optischen Sensorsystems 2.
Der Sockel 1 ist zur Montage an der Decke des zu überwachenden Raumes vorgesehen, wobei die Montage entweder direkt auf einer Unterputzdose oder aufputz mit oder ohne Sockelzusatz erfolgt. Der Sockel 1, der im wesentlichen aus einer kreisförmigen Platte und einem nach unten ragenden Randsteg besteht, enthält unter anderem eine Steckerleiste 4 (Fig. 3, 4), welche zur Aufnahme einer mit dem Sensorsystem verbundenen Kontaktleiste 5 (Fig. 4) vorgesehen ist.
Das optische Sensorsystem 2 enthält einen plattenförmigen Träger 6 für den optischen Sensor, ein an der Unterseite des Trägers 6 fixiertes deckelförmiges Labyrinth 7, eine an der dem Sockel 1 zugewandten oberen Seite des Trägers 6 angeordnete Leiterplatte 8 mit der Auswerteelektronik und eine die Leiterplatte 8 am Rand und nach oben abdeckende Abdeckung 9, welche Teil des Gehäuses 3 bildet. Die Kontaktleiste 5 ist integrierender Bestandteil der Trägerplatte 6 und ragt von dieser nach oben. Die Abdeckung 9 hat im wesentlichen die Form einer Platte mit einem am Rand umlaufenden Bund und mit einer Durchbrechung 10 zum Durchtritt der Kontaktleiste 5, so dass diese in die Ebene der im Sockel 1 angeordneten Steckerleiste 4 ragt.
Der aus Fig. 2 ersichtliche optische Sensor enthält eine durch den Träger 6 und das Labyrinth 7 gebildete Messkammer mit einem Lichtempfänger 11 und zwei Lichtquellen 12, 12', die jeweils in einem Gehäuse 13, 14, 15 angeordnet sind. Diese Gehäuse bestehen aus einem Bodenteil, in dem die jeweilige Diode (Fotodiode oder IRED) gehalten ist, und der an seiner dem Zentrum der Messkammer zugewandten Frontseite eine Fensteröffnung für den Lichtein- bzw. Lichtaustritt aufweist. Wie der Figur zu entnehmen ist, ist der in der Messkammer im Bereich vor den genannten fensterartigen Öffnungen der Gehäuse 13, 14, 15 gebildete Streuraum kompakt und freiliegend ausgebildet. Diese Anordnung und Formgebung macht den Melder für die Verwendung eines in diesen Streuraum einsetzbaren transparenten Körpers zur Rauchsimulation bestens geeignet. Derartige transparente Körper werden zum Abgleich oder zur Prüfung der Rauchempfindlichkeit bei der Herstellung der Melderverwendet (siehe dazu EP-B-0 658 264).
Die Rahmen der Fensteröffnungen sind zumindest bei den Gehäusen 14 und 15 einteilig ausgebildet, wodurch die Toleranzen für die Rauchempfindlichkeit reduziert werden. Bei bekannten Streulichtrauchmeldern bestehen die Fensterrahmen aus zwei Teilen, von denen der eine an die Decke und der andere an den Boden der Messkammer angearbeitet ist. Beim Aufsetzen des Bodens treten immer wieder Passschwierigkeiten auf und es kommt zu variablen Fenstergrössen und zur Bildung eines Lichtspalts zwischen den beiden Fensterhälften und damit zu unerwünschten Störungen des Sende- und des Empfangslichts. Bei den einteiligen Gehäusefenstern sind Störungen dieser Art ausgeschlossen und es können keine Probleme mit der Positioniergenauigkeit von Fensterhälften auftreten. Die Fenster sind rechteckig oder quadratisch und zwischen den Fensteröffnungen und der zugehörigen Lichtquelle 12, 12' bzw. der Linse des zugehörigen Lichtempfänger 11 besteht ein relativ grosser Abstand, wodurch sich ein relativ kleiner Öffnungswinkel der betreffenden Lichtstrahlen ergibt. Ein kleiner Öffnungswinkel der Lichtstrahlen hat den Vorteil, dass einerseits kaum Licht der Lichtquellen 12, 12' auf den Boden trifft und anderseits der Lichtempfänger 11 den Boden nicht "sieht", so dass auf dem Boden abgelagerte Staubpartikel kein störendes Streulicht erzeugen können. Ein weiterer Vorteil des grossen Abstandes zwischen den Fenstern und den Lichtquelle 12, 12' bzw. der Linse des Lichtempfängers 11 besteht darin, dass die von Licht durchdrungenen optischen Flächen relativ tief im Gehäuseinneren liegen und dadurch gegen Verschmutzung gut geschützt sind, was eine konstante Empfindlichkeit der opto-elektronischen Elemente zur Folge hat.
Das Labyrinth 7 besteht aus einem Boden und peripher angeordneten Blenden 16 und es enthält flache Deckel für die genannten Gehäuse 13, 14, 15. Der Boden und die Blenden 16 dienen zur Abschirmung der Messkammer gegen Fremdlicht von aussen und zur Unterdrückung des so genannten Untergrundlichts (siehe dazu auch EP-A-0 821 330 und EP-A-1 087 352). Die peripher angeordneten Blenden 16 bestehen je aus zwei Schenkeln und weisen eine L-förmige Gestalt auf. Durch die Form und die Anordnung der Blenden 16, insbesondere auch durch deren gegenseitigen Abstand, ist gewährleistet, dass die Messkammer ausreichend gegen Fremdlicht abgeschirmt ist und trotzdem ihre Funktion mit einem optischen Testgerät (EP-B-0 636 266) überprüft werden kann. Ausserdem sind die Blenden 16 asymmetrisch angeordnet, so dass Rauch aus allen Richtungen ähnlich gut in die Messkammer eindringen kann.
Die gegen die Messkammer gerichtete Vorderkante der Blenden 16 ist möglichst scharf ausgebildet, so dass nur wenig Licht auf eine solche Kante fallen und reflektiert werden kann. Boden und Decke der Messkammer, also die einander zugewandten Flächen von Träger 6 und Labyrinth 7, sind geriffelt ausgebildet, und alle Oberflächen in der Messkammer, insbesondere die Blenden 16 und die genannten geriffelten Flächen sind glänzend und wirken wie schwarze Spiegel. Das hat den Vorteil, dass auftreffendes Licht nicht diffus gestreut sondern gerichtet reflektiert wird.
Die Anordnung der beiden Lichtquellen 12 und 12' ist so gewählt, dass die optische Achse des Lichtempfängers 11 mit der optischen Achse der einen Lichtquelle, darstellungsgemäss der Lichtquelle 12, einen stumpfen und mit der optischen Achse der anderen Lichtquelle, darstellungsgemäss der Lichtquelle 12', einen spitzen Winkel einschliesst. Das Licht der Lichtquelle 12, 12' wird durch in die Messkammer eindringenden Rauch gestreut und ein Teil dieses Streulichts fällt auf den Lichtempfänger 11, wobei man bei einem stumpfen Winkel zwischen den optischen Achsen von Lichtquelle und Lichtempfänger von Vorwärtsstreuung und bei einem spitzen Winkel zwischen den optischen Achsen von Rückwärtsstreuung spricht.
Es ist bekannt, dass das durch Vorwärtsstreuung erzeugte Streulicht wesentlich grösser ist als das durch Rückwärtsstreuung erzeugte, wobei die beiden Streulichtanteile für verschiedene Arten von Bränden in charakteristischer Weise verschieden sind. Dieses Phänomen ist beispielsweise aus der WO-A-84/01950 (= US-A-4 642 471) bekannt, wo unter anderem offenbart ist, dass sich das für verschiedene Raucharten unterschiedliche Verhältnis der Streuung bei kleinem Streuwinkel zur Streuung bei grösserem Streuwinkel zur Erkennung der Rauchart ausnützen lässt. Der grössere Streuwinkel könne auch über 90° gewählt werden, so dass die Vorwärts- und die Rückwärts-Streuung ausgewertet wird. Die Auswertung der von den beiden Lichtquellen 12 und 12' stammenden Streulichtanteile bildet nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung und wird daher hier nicht näher beschrieben.
Zur besseren Diskriminierung zwischen verschiedenen Aerosolen können im Strahlengang sender- und/oder empfängerseitig aktive oder passive Polarisationsfilter vorgesehen sein. Der Träger 6 ist entsprechend vorbereitet und weist in den Gehäusen 13, 14 und 15 vorgesehene Nuten auf (nicht dargestellt), in denen Polarisationsfilter fixiert werden können. Als weitere Option können als Lichtquellen 12, 12' Dioden verwendet werden, die eine Strahlung im Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts aussenden (siehe dazu EP-A-0 926 646), oder die Lichtquellen können Strahlung verschiedener Wellenlängen aussenden, beispielsweise die eine Lichtquelle rotes und die andere blaues Licht.
Das Gehäuse 3 des Rauchmelders ist im wesentlichen zweiteilig aufgebaut und besteht aus der schon erwähnten Abdeckung 9 und einer das optische Sensorsystem 2 umfassenden Melderhaube 17. Die letztere besteht aus einem oberen ringförmigen Teil und einer von diesem beabstandeten, die Kuppe des Melders bildenden Platte, welche mit dem oberen ringförmigen Teil durch bogen- oder rippenartige Stege 18 verbunden ist. Der mit dem Bezugszeichen 19 bezeichnete Zwischenraum zwischen dem oberen und dem unteren Teil der Melderhaube 17 bildet eine über den gesamten Gehäuseumfang verlaufende Öffnung für den Zutritt von Luft und damit Rauch zum optischen Sensorsystem 2, wobei diese Öffnung nur durch die relativ schmalen Stege 18 unterbrochen ist. Es ist eine gerade Anzahl von Stegen 18 vorgesehen, darstellungsgemäss sind es vier.
Die Melderhaube 17 und die Abdeckung 9 sind am Träger 6 über hakenartige Schnappverschlüsse (nicht dargestellt) fixiert und der gesamte Melder ist im Sockel 1 befestigt. In den oberen Teil der Melderhaube 17 ist ein Ring 20 eingelegt, welcher ein Insektengitter 21 aus einem geeigneten flexiblen Material trägt. Beim Anbringen der Melderhaube 17 wird der Träger 6 gegen den Ring 20 gedrückt, wodurch das Insektengitter 21 im Melder fixiert wird. Die Befestigung des Melders im Sockel 1 erfolgt durch eine Art von Bajonettverschluss. Der Melder wird von unten in den Sockel 1 geschoben, was aufgrund einer durch Führungsrippen und Führungsnuten gebildeten mechanischen Codierung nur in einer einzigen Relativposition zwischen Melder und
Sockel möglich ist. Dann wird der Melder im Sockel 1 um einen Winkel von etwa 20° (Fig. 4) gedreht, wodurch die Teil des Trägers 6 bildende und von diesem nach oben ragende Kontaktleiste 5 tangential in die im Sockel 1 montierte Steckerleiste eingeschoben und der elektrische Kontakt zwischen der Steckerleiste 4 und der Kontaktleiste 5 und damit zwischen Melder und
Sockel hergestellt wird. Anschliessend erfolgt durch den erwähnten Bajonettverschluss die mechanische Fixierung des Melders im Sockel 1.
Die Kontaktleiste 5 ist auf der Oberseite des Trägers 6 in so genannter Insert-Technik integriert und einstückig mit dem Träger 6 hergestellt. Von den Steckerkontakten der Kontaktleiste 5 sind die elektrischen Anschlüsse zu einem in den Träger 6 eingegossenen Stanzteil mit metallischen, gegeneinander isolierten Metallleiten geführt. Die freien Enden dieser Metallleiter ragen neben der Kontaktleiste 5 aus dem Träger 6 und bilden Kontaktstellen für die Herstellung von Lötverbindungen zur Auswerteelektronik auf der Leiterplatte 8.
Die elektrische Verbindung zwischen Melder und Sockel durch die beiden Elemente Steckerleiste 4 und Kontaktleiste 5 besitzt eine Reihe von Vorteilen:
  • Für die Herstellung der Steckverbindung ist nur eine einfache Mechanik erforderlich und es muss insbesondere keine Umsetzung einer Rotations- in eine Translationsbewegung erfolgen.
  • Die kompakte Steckverbindung erlaubt einfache Schlaufkontakte und besitzt ausgezeichnete Eigenschaften hinsichtlich elektro-magnetischer Verträglichkeit (EMV).
Wie Fig. 3 zu entnehmen ist, ist auf dem Boden des das Labyrinth 7 bildenden Bauteils ein Lichtleiter 22 befestigt, der einerseits nach oben zur Leiterplatte 8 und andererseits durch eine Bohrung im unteren Teil der Melderhaube 17 aus der Melderhaube ragt. Die Melderhaube ist im Bereich der genannten Bohrung mit einer sphärischen Vertiefung 23 versehen, welche das freie Ende des Lichtleiters 22 umgibt. Der Lichtleiter 22 dient als so genannter Alarmindikator zur optischen Anzeige von Alarmzuständen des Melders. Auf der Leiterplatte 8 ist zu diesem Zweck eine LED (nicht dargestellt) vorgesehen, welche bei einem Alarmzustand aktiviert wird und den Lichtleiter 22 mit Licht beaufschlagt.
Der Alarmindikator benötigt nur wenig Strom und er ist, weil er im Bereich des Melderscheitels liegt, praktisch allseitig sichtbar. Die allseitige Sichtbarkeit ist zwar erst ab einem Blickwinkel von 20° zur Horizontalen gegeben, da aber der Melder an der Decke montiert wird, ist diese Bedingung in den meisten Fällen erfüllt. Wie insbesondere Fig. 2 zu entnehmen ist, ist der Lichtleiter 22 im Bereich zwischen den Gehäusen 14 und 15 durch die Messkammer geführt. Die beiden Gehäuse 14 und 15 sind an ihrer Frontseite miteinander verbunden und bilden somit mit ihren inneren Seitenflächen und der Verbindungsfläche zwischen diesen eine den Lichtleiter 22 umgebende Wand, welche den Streuraum der Messkammer gegen den Lichtleiter 22 weitgehend abschirmt.
Der bisher beschriebene Rauchmelder ist ein rein optischer Melder mit Rauchdetektion anhand des durch in die Messkammer eingedrungene Rauchpartikel verursachten Streulichts. Optional kann der Melder als Zweikriterien-Melder ausgebildet sein und zusätzlich einen Temperatursensor enthalten. Gemäss den Figuren 1 und 2 sind zwei durch NTC-Widerstände gebildete Temperatursensoren 24 vorgesehen, die im Bereich von zwei einander gegenüber liegenden Stegen 18 angeordnet sind. Die Stege 18 weisen in der Mitte eine längliche Ausnehmung 25 auf, in welche von oben her die Temperatursensoren 24 ragen, die auf der Leiterplatte 8 befestigt sind. Optisch-thermische Melder sind bekannt, so dass hier auf eine Beschreibung der Signalauswertung verzichtet wird. Selbstverständlich könnte der Melder noch weitere Sensoren, beispielsweise einen Brandgassensor (CO, NOx) enthalten, wobei dieser bei entsprechend kleinen Abmessungen innerhalb der Messkammer angeordnet sein könnte.
Während in der Achse des Melders angeordnete Temperatursensoren völlig richtungsunabhängig sind, besteht bei einem peripher angeordneten Sensor eine starke Richtungsabhängigkeit und das Ansprechverhalten hängt davon ab, ob der Sensor an der dem Brand zugewandten oder an der von diesem abgewandten Seite des Melders liegt. Dieses Problem wird durch die Verwendung von zwei einander gegenüberliegenden Temperatursensoren 24 gelöst. Dabei ist wesentlich, dass der Melder unabhängig von der Anströmrichtung eine homogene, rotationssymmetrische Empfindlichkeit aufweist. Diese wird durch die Stege 18 in Zusammenwirken mit dem Insektengitter 21 erreicht, wobei die Stege 18 einerseits die Temperatursensoren 24 gegen mechanische Krafteinwirkungen schützen und die Luft optimal zu den Sensoren leiten und andererseits in Zusammenwirken mit dem Insektengitter 21 die Luft aussen am Gehäuse entlang leiten.
Wie schon in der Beschreibungseinleitung erwähnt wurde, sind heute optische, optisch-thermische und thermische Brandmelder in Verwendung, wobei zu diesen noch Gasmelder kommen können. Ausserdem können die optischen, thermischen und optisch-thermischen Melder zusätzlich einen Brandgassensor aufweisen. Der dargestellte Melder deckt die Varianten optisch und optisch-thermisch (eventuell ergänzt durch einen Brandgassensor) ab, wobei selbstverständlich beim rein optischen Melder keine Temperatursensoren 24 vorgesehen sind. Abgesehen davon, ist aber der Melderaufbau bei den beiden bisher beschriebenen Varianten mechanisch völlig gleich. Durch die Verwendung einer Doppel-Fotodiode als Lichtempfänger 11 lässt sich eine optimale Redundanz (zwei Lichtsender, zwei Lichtempfänger, zwei Temperatursensoren) erzielen.

Claims (12)

  1. Streulichtrauchmelder mit einer optischen Messkammer, welche eine Sensoranordnung (2) mit mindestens einer Lichtquelle (12, 12') und einem Lichtempfänger (11) und ein Labyrinthsystem (7) mit an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden (16) aufweist, wobei die mindestens eine Lichtquelle (12, 12') und der Lichtempfänger (12, 12') je in einem Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gehäuse (14, 15; 13) eine längliche Form habe und eine kleine Fensteröffnung aufweisen, und dass die mindestens eine Lichtquelle (12, 12') und der Lichtempfänger (11) im hinteren Teil ihrer Gehäuse (14, 15; 13) angeordnet sind, so dass zwischen den Fensteröffnungen der Gehäuse (14, 15; 13) und den von Licht durchdrungenen optischen Flächen der mindestens einen Lichtquelle (12, 12') und/oder des Lichtempfänger (11) ein relativ grosser Abstand gebildet ist.
  2. Rauchmelder nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der genannte Abstand grösser ist als der Durchmesser der genannten optischen Flächen.
  3. Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Messkammer nach oben durch eine Trägerscheibe (6) begrenzt ist, von welcher die genannten Gehäuse (14 15; 13) nach unten ragen, und dass das Labyrinthsystem (7) ein deckelartiges, auf der Trägerscheibe fixierbares und einen Boden und eine Seitenwand aufweisendes Bauteil bildet, welches von unten auf die Trägerscheibe (6) steckbar ist.
  4. Rauchmelder nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Fensteröffnungen der genannten Gehäuse (14, 15) von einem einteiligen Rahmen umschlossen ist.
  5. Rauchmelder nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die genannten Gehäuse (14, 15; 13) mit Ausnahme der Fensteröffnungen nach unten offen sind und dass der Boden des genannten Bauteils Deckel für die Gehäuse (14, 15; 13) aufweist.
  6. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass in der Messkammer zwischen der Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseite der Gehäuse (14, 15 bzw. 13) und den gegenüberliegenden Blenden (16) ein kompakter, freiliegender Streuraum gebildet ist.
  7. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Gehäuse (14, 15; 13) Nuten für die Befestigung von Polarisationsfiltern aufweisen.
  8. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einander zugewandten Flächen der Trägerscheibe (6) und des Bodens des das Labyrinthsystem (7) bildenden Bauteils eine Riffelung aufweisen.
  9. Rauchmelder nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Blenden (16) und die geriffelten Flächen der Trägerscheibe (6) und des Bodens des genannten Bauteils eine glänzende Oberfläche aufweisen.
  10. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die an der Peripherie der Messkammer angeordneten Blenden (16) im wesentlichen eine L-förmige Gestalt aufweisen, wobei der kürzere Schenkel gegen das Innere des Messkammer gerichtet ist, und dass der Abstand zwischen benachbarten Blenden (16) ein Mehrfaches von deren Dicke beträgt.
  11. Rauchmelder nach einem der Ansprüche 3 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Trägerscheibe (6) eine Kontaktleiste (5) für die elektrischen Verbindung des Melders mit einer in einem Meldersockel (1) vorgesehenen Steckerleiste (4) angeordnet ist, und dass die genannte elektrische Verbindung durch eine Tangentialbewegung von Kontaktleiste (5) und/oder Steckerleiste (4) erfolgt.
  12. Rauchmelder nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Kontaktleiste (5) auf der Oberseite der Trägerscheibe (6) in so genannter Insert-Technik integriert ist.
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